Астрономы обнаружили планету, вращающуюся вокруг своей звезды, всего за 16 часов!

Меркурий — чемпион по скорости в нашей солнечной системе. Он обращается вокруг Солнца каждые 88 дней, а его средняя скорость составляет 47 км / с. Его среднее расстояние от Солнца составляет 58 миллионов километров (36 миллионов миль), что настолько быстро, что оно названо в честь Меркурия, двуногого крылатого божества.

Но что, если бы к Солнцу был Юпитер, а не Меркурий? Что, если бы Юпитер был ближе к Солнцу, чем Меркурий, и намного горячее?

В далекой солнечной системе на расстоянии около 855 световых лет есть планета, которая делает Меркурий медленным, холодным и далеким соседом Солнца. Эта планета обращается вокруг своей звезды всего за 16 часов, что делает ее одну из самых коротких орбит из когда-либо измеренных. На таком расстоянии и скорости, а также с чрезвычайно высокими температурами поверхности это одна из самых необычных планет, когда-либо обнаруженных.

Планета называется TOI-2109b, что астрономы называют «суперюпитер». Горячие юпитеры — это газовые гиганты, которые вращаются необычно близко к своим звездам и имеют чрезвычайно высокие температуры поверхности. Ультрагорячие Юпитеры более экстремальны. Температура их поверхности превышает 2200 К (1900 ° C, 3500 ° F). По оценкам астрономов, дневная температура TOI-2109 b выше 3500 К (3225 ° C, 5840 ° F), такая же высокая, как у некоторых молодых звезд.

Новое исследование, опубликованное в Astronomical Journal, делает открытие. Название статьи «ТОИ-2109: гигант из перегретого газа на 16-часовой орбите».Ведущий автор — Ян Вонг, в настоящее время работающий в NASA Goddard Space. Центр полетов, но во время этого исследования был научным сотрудником Массачусетского технологического института.

НАСА Тесс (Транзитный спутник для обзора внешних планет) обнаружил планету в мае 2020 года. TESS начал наблюдения за ней 13 мая и ведет наблюдения около месяца. В течение следующего года несколько наземных обсерваторий провели дополнительные наблюдения на различных длинах волн. Все эти наблюдения подтвердили, что TOI-2109b — редкая и необычная планета.

««Все соответствовало тому, что это была планета, и мы поняли, что у нас есть что-то очень интересное и относительно редкое», — сказал соавтор исследования Ави Шборер из Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института.

Орбитальный период TOI-2109 b, равный 16 часам, является самым коротким за всю историю газового гиганта. (В Предыдущий рекордсмен Его орбита составляет 18 часов.) Планета в пять раз больше нашего Юпитера и вращается вокруг нее. Звезда типа F. Примерно в 1,5 раза больше нашего Солнца. Трудно представить, как это расположение будет выглядеть для любого наблюдателя в той же системе.

Планета очень горячая, потому что она находится всего в 2,4 миллиона километров (1,5 миллиона миль) от своей звезды. Как и другие горячие Юпитеры и суперюпитеры, он, вероятно, прилив к своей звезде. Чрезвычайно высокая температура в дневные дни может привести к разрыву молекул на составляющие их атомы. Теоретическое моделирование показывает, что это может случиться с молекулярным водородом. Если ночная сторона значительно холоднее, водород снова может объединиться в молекулы.

Месяц наблюдений TESS означает, что команда может наблюдать за планетой, вращающейся вокруг своей звезды. Они наблюдали вторичные затмения — когда планета проходит позади своей звезды — на разных длинах волн. Это помогло им определить, что дневная температура может быть выше 3500 К, но исследователи не уверены, что происходит ночью, потому что TESS недостаточно чувствителен. Если верно, что молекулярный водород разрывается днем ​​и рекомбинируется ночью, это может способствовать более эффективному перемешиванию температур в атмосфере и может означать, что температура не является экстремальной.

«В то же время яркость ночной стороны планеты меньше, чем чувствительность данных TESS, что вызывает вопросы о том, что на самом деле там происходит», — сказал Спорер. «Температура там слишком низкая, или планета каким-то образом принимает дневное тепло и переносит его на ночную сторону? Мы только начинаем пытаться ответить на этот вопрос для этих сверхбыстрых покупателей».

Исследователи обнаружили, что TOI-2109b медленно движется по спирали к звезде со скоростью от 10 до 750 миллисекунд в год. Астрономы обнаружили другие горячие планеты, другие планеты, орбитальный распад которых привлекает их к своим звездам, но ничего такого быстрого.

Экстремальный характер TOI-210 b помогает подтвердить статус супер-горячего Юпитера как одного из самых экстремальных типов экзопланет. Более мощные телескопы откроют природу планеты, и команда надеется, что Хаббл сможет изучить ее вместе с космическим телескопом Джеймса Уэбба, который скоро будет запущен. Наблюдать за тем, что происходит по мере приближения планеты к звезде, особенно интересно астрономам.

«Сверхбыстрые юпитеры, такие как TOI-2109b, составляют самый экстремальный подкласс экзопланет», — говорит Вонг. «Мы только начинаем понимать некоторые уникальные физические и химические процессы, происходящие в атмосфере, — процессы, не имеющие аналогов в нашей солнечной системе».

Будущие наблюдения за TOI-2109b также могут дать ключ к разгадке того, как вообще появились такие удивительные системы. «С самого начала науки о экзопланетах горячие юпитеры считались очень эксцентричными», — говорит Спорер. «Как такая массивная и массивная планета, как Юпитер, достигает орбиты длиной не более нескольких дней? У нас нет ничего подобного в нашей солнечной системе, и мы рассматриваем это как возможность изучить ее и помочь объяснить ее существование . «

В далеком прошлом Юпитер, возможно, сместился в пределах 1,5 астрономических единиц от Солнца, прежде чем вернуться на орбитальную траекторию, по которой он сейчас следует. Это называется Гипотеза Grand Tac. Это могло быть что-то, что могли видеть человеческие глаза.

Обнаружение экстремальных и необычных экзопланет многому нас научит нас о разнообразии типов планет. Исследования экзопланет выявили множество горячих Юпитеров и суперпланет, потому что они массивны и близки к своим звездам. Но на самом деле это редко.

Авторы отмечают, что только около 0,5% звезд, подобных Солнцу, являются хозяевами этих крайних планет. Но хотя их немного, они вносят большой вклад в наше понимание экзопланет в целом. «Его большие размеры по сравнению с родительскими звездами и высокие температуры позволяют проводить широкий спектр обширных исследований, которые выходят далеко за рамки примитивных измерений массы и радиуса планеты», — объясняют авторы.

«За последние два десятилетия широкий арсенал методов наблюдений был использован для изучения атмосферных характеристик горячих юпитеров во все более детальном виде», — написали они в своей статье. Такие вещи, как распределение температуры, химический состав, конденсационные облака, фотохимическая дымка и механизмы теплопередачи, становится легче изучать.

Астрономы узнают, что суперюпитеры «… обладают рядом отличительных физических и динамических характеристик, которые отличают их от остальной части населения гигантского горячего газа».

Ни одна статья об экзопланетах не может быть завершена без обращения к космическому телескопу Джеймса Уэбба. JWST будет иметь возможность исследовать атмосферы экзопланет более тщательно, чем любой другой инструмент, которым в настоящее время располагают астрономы.

Часть поиска и изучения экзопланет сосредоточена вокруг поиска планет земного типа в обитаемых регионах. Но сверхгорячие юпитеры, такие как TOI-2109b, могут многому научить нас о планетах в их крайних проявлениях и о планетных взаимодействиях, которые мы не можем изучать в нашей собственной солнечной системе. JWST внесет значительный вклад в наши знания.

«В то время как будущие разработки в области возможностей телескопов позволят аналогичным образом углубленно исследовать меньшие и более холодные экзопланеты, сверхбыстрые Юпитеры останутся одними из самых плодотворных кандидатов для эффективных усилий по характеристике, обеспечивая важное понимание природы планет в их наиболее экстремальных проявлениях», — пишут авторы. записывать.

более: